JP2018116617A - 加工機にワークを搬送するロボットを備える加工システム - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットが加工機にワークを搬送する時にワークの回転角を修正する加工システムを提供する。【解決手段】加工システム９は、ロボット２がワークを把持した時のワークの回転角を検出する検出装置４０を備える。制御装置５は、ワークの回転角の基準となる基準回転角を記憶する記憶部６３と、検出装置４０にて検出されたワークの回転角について、基準回転角に対する回転誤差を算出する誤差算出部６４とを含む。制御装置５は、ロボット２がワークを固定治具に搬送した時に、検出装置４０にて検出されたワークの回転角に対応するように、回転誤差に基づいて固定治具の回転角を修正する。【選択図】図３

Description

本発明は、加工機にワークを搬送するロボットを備える加工システムに関する。

製品を製造する工場等にて、工作機械等の加工機によりワークを加工することが知られている。また、加工機と、加工機にワークを搬送するロボットとを備える加工システムが知られている。

ワークがロボットに把持される位置まで搬送されてきた時に、ハンドに対してワークが所望の向き（所望の回転角）に向いていない場合がある。または、ロボットがワークを把持する時に、ハンドに対するワークの把持の位置のずれが生じる場合がある。これらの場合には、ロボットは所望の回転角および所望の位置にてワークを把持していないために、加工機において、所望の位置および所望の回転角にてワークを配置できない場合がある。このために、ロボットがワークを把持した後には、ワークの位置および回転角を加工機に配置する時の位置および回転角に合わせることが必要な場合がある。

従来の技術においては、ハンドに対するワークの位置のずれ量に合わせてロボットの位置および姿勢を変えた後に、加工機にワークを搬送することが知られている（例えば、特開２００４−１０６０７９号公報参照）。

特開２００４−１０６０７９号公報

ロボットワークを把持した時のハンドに対するワークの回転角がずれている時に、ロボットの位置および姿勢を修正する制御では、ワークの回転角を修正できない場合がある。例えば、ワークの回転角のずれ量がロボットの動作範囲を超えている場合がある。または、ワークの回転角を修正すると、ロボットが他の部材に干渉する場合がある。例えば、ロボットがワークの回転角を修正すると、ロボットのアームが加工機に接触する場合がある。

ロボットが把持したワークの回転角を修正するために、ワークの回転角を調整するワークの位相合わせ装置またはワークを一時的に配置する仮置き台を用いることができる。ところが、位相合わせ装置および仮置き台を使用する場合には、ワークの回転角を所望の値に合わせるための装置が必要になるという問題がある。また、ワークの回転角を所望の値に合わせるために時間がかかるという問題がある。

本開示の一態様の加工システムは、ワークが固定される固定治具を含む加工機と、固定治具にワークを搬送するロボットとを備える。加工システムは、加工機およびロボットを制御する制御装置を備える。加工システムは、ロボットがワークを把持した時の予め定められた軸線の周りのワークの回転角を検出する検出装置を備える。加工機は、固定治具を回転させる駆動装置を含む。制御装置は、ワークの回転角の基準となる基準回転角を記憶する記憶部と、検出装置にて検出されたワークの回転角について、基準回転角に対する回転誤差を算出する誤差算出部とを含む。制御装置は、ロボットがワークを固定治具に搬送した時に、検出装置にて検出されたワークの回転角に対応するように、回転誤差に基づいて固定治具の回転角を修正する。

本開示の一態様によれば、ロボットが加工機にワークを搬送する時にワークの回転角を修正する加工システムを提供することができる。

実施の形態における加工システムの斜視図である。 実施の形態における工作機械の主要部の斜視図である。 実施の形態における加工システムのブロック図である。 実施の形態における工作機械およびロボットの斜視図である。 ワークを工作機械に搬送する比較例の制御の第１工程の概略平面図である。 ワークを工作機械に搬送する比較例の制御の第２工程の概略平面図である。 ワークを工作機械に搬送する比較例の制御の第３工程の概略平面図である。 実施の形態における制御の第１工程の概略平面図である。 実施の形態における制御の第２工程の概略平面図である。 実施の形態における制御の第３工程の概略平面図である。 ワークの回転角の修正を説明する画像の図である。 ワークの位置および回転角の修正を説明する画像の図である。

図１から図１２を参照して、実施の形態における加工システムについて説明する。本実施の形態における加工システムは、ワークを加工する加工機と、加工機にワークを搬送するロボットとを備える。本実施の形態では、加工機として工作機械を例示して説明する。

図１に、実施の形態における加工システムの概略斜視図を示す。本実施の形態の加工システム９では、工作機械１にて加工するワーク９０をロボット２にて交換する。加工システム９は、ロボット２およびハンド３を備える。本実施の形態のロボット２は、複数のアーム２１および複数の関節部２２を含む多関節ロボットである。アーム２１の先端には、関節部２２を介して手首部２３が連結されている。手首部２３には、エンドエフェクタとしてのハンド３が固定されている。ロボット２は、ハンド３の位置および姿勢を変化させることができる。ロボット２としては、多関節ロボットに限られず、ワークを加工機に搬送できる任意のロボットを採用することができる。

ハンド３は、ワーク９０を把持したり解放したりすることができるように形成されている。本実施の形態のハンド３は、ワーク９０を吸着する２個の吸着パッド３５を含む。第１の吸着パッド３５は、加工前のワーク９０を把持する。第２の吸着パッド３５は、工作機械１の固定治具１９に配置されている加工後のワーク９０を把持する。第２の吸着パッド３５にて加工後のワーク９０を把持した後に、手首部２３を回転する。そして、第１の吸着パッド３５にて把持している加工前のワーク９０を工作機械１の固定治具１９に配置することができる。

エンドエフェクタとしては、この形態に限られず、ワークを把持できる任意の装置を用いることができる。例えば、スポンジを介してワークを吸着するエンドエフェクタ、または、指部にてワークを挟むエンドエフェクタ等を採用することができる。

本実施の形態の工作機械１は、数値制御式である。すなわち、工作機械１は、予め作成された加工プログラムに基づいて自動的にワーク９０を加工することができる。工作機械１は、枠体５１の側面に配置された扉５２を含む。扉５２は、開いたり閉じたりするように形成されている。枠体５１にて囲まれる加工室には、工具が装着される主軸ヘッドおよびワーク９０を支持する回転テーブル１８が配置されている。

図２に、本実施の形態における工作機械の主要部の斜視図を示す。図１および図２を参照して、工作機械１は、テーブル１６と、支持部材１７を介してテーブル１６に支持された回転テーブル１８とを含む。回転テーブル１８は、軸線９１の周りに回転する。回転テーブル１８には、ワーク９０が固定される固定治具１９が固定されている。固定治具１９には、ワーク９０の形状に対応した窪み部２０が形成されている。本実施の形態のワーク９０は、窪み部２０に配置される。固定治具としては、この形態に限られず、ワークを固定する任意の部材を採用することができる。

ワーク９０は、固定治具１９を介して回転テーブル１８に支持される。工作機械１は、工具５５を回転させる主軸ヘッド１５を備える。主軸ヘッド１５は、工具５５の中心軸の周りに工具を回転するように形成されている。

ワークの加工中には、主軸ヘッド１５およびテーブル１６のうち少なくとも一方が移動して、ワーク９０に対する工具５５の相対位置が変化する。また、回転テーブル１８が回転することにより、ワーク９０に対する工具５５の相対位置が変化する。そして、ワーク９０は、所望の形状に加工される。

本実施の形態の工作機械１は、互いに直交する３つの直動軸と、Ｃ軸の軸線９１の周りの回転軸とを有する。本実施の形態の工作機械１には、互いに直交する直動軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸が設定されている。本実施の形態のテーブル１６は、Ｘ軸およびＹ軸に沿って移動可能に形成されている。主軸ヘッド１５は、Ｚ軸に沿って移動可能に形成されている。

本実施の形態におけるロボット２は、固定治具１９に加工前のワーク９０を配置したり、加工後のワーク９０を固定治具１９から取り出したりする。ワークを交換する期間中には、扉５２は開いた状態になる。ロボット２は、開口部からアーム２１を加工室に挿入すし、加工室の内部で作業を行うことができる。

本実施の形態の視覚センサ４は、２次元視覚センサである。視覚センサ４は、架台４１に支持されている。視覚センサ４は、ロボット２が把持したワーク９０を下側から撮影可能な位置に配置されている。視覚センサ４としては、この形態に限られず、コンベヤ８にて搬送されたワーク９０、または、ハンド３に把持されたワーク９０を撮影可能な位置に配置することができる。また、本実施の形態の視覚センサ４は、架台４１に支持されて不動であるが、この形態に限られない。例えば、視覚センサは、ロボットの手首部またはアームに固定されていても構わない。

図３に、本実施の形態における加工システムのブロック図を示す。図１から図３を参照して、工作機械１は、それぞれの送り軸に沿って、ワークに対して工具を相対的に移動させる駆動装置１０を備える。駆動装置１０は、直動軸に沿って部材を移動させる駆動モータ１１を含む。本実施の形態の駆動装置１０は、テーブル１６をＸ軸方向に移動させる駆動モータおよびＹ軸方向に移動させる駆動モータを含む。駆動装置１０は、主軸ヘッド１５をＺ軸方向に移動させる駆動モータを含む。駆動装置１０は、回転軸に沿って部材を移動させる駆動モータ１３を含む。駆動装置１０は、固定治具１９をＣ軸の方向に回転させる回転テーブルの駆動モータ１３を含む。ロボット２は、アーム２１および手首部２３を駆動するアーム駆動モータ２５を含む。ハンド３は、ハンドを駆動するハンド駆動ポンプ３３を含む。

本実施の形態の加工システム９は、ワーク９０を搬送するコンベヤ８を備える。コンベヤ８は、矢印９５に示す様に複数のワーク９０を搬送する。コンベヤ８は、ハンド３がワーク９０を把持することができる位置までワーク９０を搬送する。本実施の形態の複数のワーク９０は、向きが互いに異なるようにコンベヤ８に置かれている。すなわち、複数のワーク９０は、不規則な向きに配置された状態で搬送される。

本実施の形態の加工システム９は、ロボット２がワーク９０を把持した時の予め定められた軸線の周りのワーク９０の回転角を検出する検出装置４０を備える。本実施の形態の検出装置４０は、ワーク９０を撮影する検出器としての視覚センサ４を含む。ワーク９０の回転角は、予め定められた向きからワーク９０が回転した時の角度であり、位相とも称される。すなわち、ワーク９０の回転角は、ワーク９０が軸線の周りに回転した時のワーク９０の向きを示している。本実施の形態では、ワーク９０が固定治具１９に配置されたときに回転テーブル１８の軸線９１と一致する軸線がワーク９０に設定されている。

また、検出装置４０は、ロボット２がワーク９０を把持した時のワーク９０の位置を検出する。ワーク９０の位置は、予め定められたワーク９０の位置に対する現在のワーク９０の相対位置である。本実施の形態では、ワーク９０の位置は、予め定められた点に対するワーク９０に設定された設定点の相対位置になる。また、本実施の形態では、ハンド３に対するワーク９０の相対位置がワーク９０の位置に相当する。

本実施の形態の加工システム９は、工作機械１、ロボット２、ハンド３および視覚センサ４を制御する制御装置５を備える。本実施の形態の制御装置５は、工作機械１を制御する工作機械制御装置７と、ロボット２、ハンド３、および視覚センサ４を制御するロボット制御装置６とを含む。工作機械制御装置７は、加工機制御装置として機能する。

工作機械制御装置７は、バスを介して互いに接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、およびＲＯＭ（Read Only Memory）等を有する演算処理装置にて構成されている。また、ロボット制御装置６も、工作機械制御装置７と同様に、ＣＰＵ等を含む演算処理装置にて構成されている。工作機械制御装置７およびロボット制御装置６は、通信装置７７により互いに通信ができるように形成されている。

工作機械制御装置７は、動作制御部７１と記憶部７３とを含む。動作制御部７１は、直動軸の駆動モータ１１および回転軸の駆動モータ１３を制御する。記憶部７３は、加工に関する任意の情報を記憶する。例えば、記憶部７３は、ワーク９０を加工するための加工プログラムを記憶する。

工作機械１は、ワーク９０に対する工具５５の相対位置を検出する検出器を含む。本実施の形態における工作機械１の検出器は、直動軸の駆動モータ１１の回転角を検出する回転角検出器１２を含む。工作機械１の検出器は、回転軸の駆動モータ１３の回転角を検出する回転角検出器１４を含む。工作機械制御装置７は、回転角検出器１２の出力により、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸におけるテーブルの位置および主軸の位置を検出することができる。また、回転角検出器１４の出力により、回転テーブル１８の回転角を検出することができる。

ロボット制御装置６は、動作制御部６１と記憶部６３とを含む。動作制御部６１は、アーム駆動モータ２５を制御する。アーム駆動モータ２５が駆動することにより、ロボット２の位置および姿勢が変化する。また、動作制御部６１は、ハンド３のハンド駆動ポンプ３３を制御する。動作制御部６１がハンド駆動ポンプ３３を制御することにより、ハンド３がワーク９０を把持したり解放したりする。

更に、ロボット制御装置６は、視覚センサ４を制御する。動作制御部６１は、視覚センサ４に撮影する指令を送出したり、視覚センサ４が撮影した画像を受信したりする。記憶部６３は、ロボット２、ハンド３、および視覚センサ４の制御に関する任意の情報を記憶する。例えば、記憶部６３は、ロボット２、ハンド３および視覚センサ４を動作させる動作プログラム、検出器にて検出された情報、およびロボット制御装置６にて算出した情報を記憶する。

ロボット２は、ロボット２の位置および姿勢を検出する検出器を含む。本実施の形態におけるロボット２の検出器は、アーム駆動モータ２５の回転角を検出する回転角検出器２６を含む。回転角検出器２６は、エンコーダ等により構成することができる。ロボット制御装置６は、回転角検出器２６の出力に基づいて、ロボット２の位置および姿勢を検出することができる。また、回転角検出器２６の出力により、手首部２３の回転角を検出する。例えば、回転角検出器２６の出力に基づいて、ハンド３の２つの吸着パッド３５のうち、下側を向いている吸着パッドを検出することができる。

なお、視覚センサは、工作機械制御装置により制御されていても構わない。または、制御装置は、視覚センサを制御する制御装置を含んでいても構わない。視覚センサを制御する制御装置は、ロボット制御装置および工作機械制御装置と通信できるように形成することができる。

図１を参照して、本実施の形態における加工システム９では、コンベヤ８にてワーク９０が搬送される。ロボット２が位置および姿勢を変更することにより、アーム２１の位置および姿勢が変化する。この後に、ハンド３の第１の吸着パッド３５がワーク９０を把持する。

図４に、ロボットがワークを工作機械の固定治具に配置したときの斜視図を示す。加工前のワーク９０を把持した後には、ロボット２は、位置および姿勢を変更することにより、ワーク９０を工作機械１の加工室の内部に搬入する。固定治具１９に加工後のワーク９０が配置されている場合には、ハンド３は、第２の吸着パッド３５にて加工後のワーク９０を把持する。この後に、ロボット２が位置および姿勢を変更することにより、第１の吸着パッド３５に把持された加工前のワーク９０を固定治具１９に形成された窪み部２０に配置する。

次に、ハンド３は、加工前のワーク９０を解放する。ロボット２は、位置および姿勢を変更することにより、加工室の内部から退避する。ロボット２は、加工後のワーク９０を予め定められた位置まで搬送する。

図５から図７に、コンベヤにて搬送されたワークを固定治具に配置するときの比較例の制御の説明図を示す。図５は、比較例の制御の第１工程の概略平面図である。本実施の形態のワーク９０の平面形状は五角形である。ワーク９０は、点対称な形状を有しておらずに方向性を有する。ワーク９０は、固定治具１９に対して予め定められた向きにて、固定治具１９に固定する必要がある。

ワーク９０は、平面視した時に様々な向きにて搬送される。図５に示す例では、ロボット２が把持したワーク９０の頂部９０ａは、矢印９５に示すコンベヤ８の進行方向に向いている。ハンド３がワーク９０を把持する。ハンド３がワーク９０を把持する時のロボット２の位置および姿勢は、動作プログラムに予め定められている。次に、ロボット２が駆動して、ワーク９０を加工室の内部に搬送する。

図６に、比較例の制御の第２工程の概略平面図を示す。図６は、工作機械１の加工室の内部に配置された固定治具１９の概略平面図である。窪み部２０は、ワーク９０の頂部９０ａに対応する頂部２０ａを有する。図６に示す例では、頂部２０ａは、Ｘ軸の正側に向いている。この時のテーブル１６の位置および回転テーブル１８の回転角度は、加工プログラムに予め定められている。

図７に、比較例の制御の第３工程の概略平面図を示す。図７は、ワーク９０を固定治具１９に配置するときの概略平面図である。ロボット２のアーム２１は、矢印９６に示すように回動する。ここでの例では、ロボット２は、ワーク９０を把持した位置および姿勢から９０°回動している。このときに、窪み部２０の頂部２０ａの向きと、ワーク９０の頂部９０ａの向きとは一致している。このためロボット２は、矢印９７に示す様にワーク９０を移動して、ワーク９０を窪み部２０に配置することができる。この時のロボット２の位置および姿勢は動作プログラムに予め定められている。

本実施の形態では、ワークの回転角の基準となる基準回転角と、ワークの位置の基準となる基準位置とが予め定められている。基準回転角および基準位置は、ロボット制御装置６の記憶部６３に記憶されている。比較例のように、ワーク９０の位置を修正せずにワークを所望の領域に配置できる場合に、ハンドに対するワークの位置は基準位置になっている。また、ワーク９０の回転角を修正せずにワークを所望の領域に配置できる場合に、ハンドに対するワークの回転角は、基準回転角になっている。ハンド３が基準位置および基準回転角にてワーク９０を把持した場合には、ロボット２は、動作プログラムにより定められた位置および姿勢にてワーク９０を搬送することができる。ところが、実施のワーク９０の位置および回転角は、基準位置および基準回転角からずれている。

図８から図１０に、本実施の形態において、コンベヤにて搬送されたワークを固定治具に配置するときの制御の説明図を示す。始めに、ワークの回転角（位相）が基準回転角からずれている場合を説明する。

図８に、本実施の形態の制御の第１工程の説明図を示す。図８は、コンベヤ８にてワーク９０が搬送された後に、ロボット２がワーク９０を把持した時の概略平面図である。ワーク９０の頂部９０ａは、矢印９５に示す搬送方向と反対側に向いている。

図９に、本実施の形態の制御の第２工程の説明図を示す。図９は、ロボット２がワーク９０を工作機械１の加工室に搬送したときの概略平面図である。比較例の制御と同様に、ロボット２は、矢印９６に示すように回動することにより、ワーク９０を固定治具１９の近傍まで搬送することができる。ところが、ワーク９０の頂部９０ａの向きと、固定治具１９の窪み部２０の頂部２０ａの向きとが互いに異なっている。矢印９７に示すようにワーク９０を移動してもワーク９０を窪み部２０に配置することができない。

ワーク９０を窪み部２０に配置するためには、ロボット２のアーム２１を位置８９に移動する必要がある。ところが、位置８９は、アーム２１が加工室の内部に向かって延びている。アーム２１の姿勢は、ロボット２の動作範囲を超えている。または、ロボット２が駆動した時に、アーム２１などのロボット２の構成部品が工作機械１の構成部品に接触する場合がある。すなわち、ロボット２が駆動したときに、ロボット２が工作機械１に干渉する場合がある。

本実施の形態の加工システム９では、工作機械１が、回転テーブル１８を回転することにより、ワーク９０を配置する領域の向きを、ロボット２がワーク９０を搬送したときのワーク９０の向きに一致させる。すなわち、回転テーブル１８は、固定治具１９の回転角を修正する。回転テーブル１８は、矢印９８に示す様に、窪み部２０の向きがワーク９０の向きに一致するように固定治具１９を回転する。

図１０に、本実施の形態の制御の第３工程の説明図を示す。図１０は、固定治具１９を回転させた後の固定治具１９とワーク９０の概略平面図である。回転テーブル１８が１８０°回転することにより、窪み部２０の向きとワーク９０の向きとが一致する。この状態で、ロボット２は、矢印９７に示すようにワーク９０を移動して、ワーク９０を窪み部２０に配置することができる。

このように、本実施の形態の加工システム９では、ロボット２がワーク９０を把持したときに、予め定められた軸線の周りにワーク９０の回転角の誤差がある場合には、回転角の誤差を工作機械１において修正する。本実施の形態においては、回転角の誤差を回転誤差と称する。次に、固定治具１９の回転角を修正する制御について説明する。

図１および図３を参照して、ロボット制御装置６は、視覚センサ４にて取得した画像を処理する画像処理部６２を含む。ハンド３がワーク９０を把持した後に、ロボット２は、ワーク９０を視覚センサ４が撮影できる範囲に配置する。本実施の形態では、ロボット２は、視覚センサ４の上方にワーク９０を配置する。このときのロボット２の位置および姿勢は、動作プログラムに予め定められている。本実施の形態の視覚センサ４は、ワーク９０の底面を撮影する。

図１１に、視覚センサからの出力を画像処理部にて処理した画像の例を示す。図３および図１１を参照して、記憶部６３は、ロボット２がワーク９０を把持したときのワーク９０の基準画像４２を記憶している。基準画像４２は、ハンド３が基準位置および基準回転角にてワーク９０を把持した時の画像である。また、基準画像４２は、ワークの位置および回転角に誤差が無い場合の画像である。画像処理部６２は、撮影したワーク９０の回転角を検出できるように画像を処理する。本実施の形態の画像処理部６２は、ワーク９０の輪郭を検出する。視覚センサ４が撮影した画像が基準画像４２と一致した場合には、ワーク９０の回転角の修正量は零である。基準画像４２には、予め定められた設定点ＣＰＢが設定されている。本実施の形態の設定点ＣＰＢは、ワーク９０を窪み部２０に配置したときのＣ軸の軸線９１の位置が設定されている。設定点ＣＰＢの位置は、ワーク９０の位置の基準となる基準位置に対応する。

また、ワーク９０の基準画像４２にはワーク９０の回転角を検出するための補助線９２が設定されている。本実施の形態の補助線９２は、設定点ＣＰＢとワークの頂部とを結ぶ線である。基準画像４２における基準回転角は０°である。画像処理部６２は、実際に撮影したワークの画像４３の設定点ＣＰＡおよび補助線９３を算出する。図１１に示す例では、基準画像４２の設定点ＣＰＢと実際に撮影したワークの画像４３の設定点ＣＰＡとが一致している。ワーク９０の回転角は、設定点ＣＰＡを中心に回転した角度である。なお、設定点および補助線は、任意に設定することができる。

ロボット制御装置６は、ワーク９０の回転角について基準回転角に対する誤差を算出する誤差算出部６４を含む。すなわち、誤差算出部６４は、回転誤差を算出する。本実施の形態においては、実際に撮影したワークの画像４３の補助線９３と、基準画像４２の補助線９２とのなす角度θが回転角の誤差に相当する。図１１に示す例では、誤差算出部６４は、回転誤差の角度θとして＋１８０°を検出する。ワーク９０の回転角のずれ量は、工作機械１を駆動するときの各軸の修正量に対応する。ロボット制御装置６は、誤差算出部６４にて算出した回転誤差を工作機械制御装置７に送信する。

工作機械制御装置７は、ロボット２がワーク９０を固定治具１９に搬送した時に、検出装置４０にて検出されたワーク９０の回転角に対応するように、回転誤差に基づいて固定治具１９の回転角を修正する。工作機械制御装置７は、予め定められた各軸の位置を修正する修正部７２を含む。各軸の基準となる初期の位置は、加工プログラムにより定められている。修正部７２は、ロボット制御装置６から受信したワーク９０の回転誤差に基づいて、工作機械１における座標系の座標値の修正量を算出する。すなわち、修正部７２は、各軸の修正量を算出する。

ここでの例では、工作機械制御装置７は、Ｃ軸の周りに＋１８０°回転させる修正を実施する。動作制御部７１は、Ｃ軸の修正量に基づいて、固定治具１９の回転角の修正を実施する。図９を参照して、動作制御部７１は、回転テーブル１８が固定治具１９を＋１８０°回転させる。この制御を実施することにより、図１０に示すように、ワーク９０が向きとワーク９０を配置する領域の向きとを揃えることができる。

上記の例においては、ハンド３がワーク９０を把持したときのワーク９０の回転誤差を修正する制御について説明している。一方で、ハンド３がワーク９０を把持したときに、ハンド３に対するワーク９０の位置がずれている場合がある。例えば、ロボット２は、動作プログラムに基づいてコンベヤ８にて搬送されたワーク９０を把持する。この時に、ハンド３の予め定められた位置にワーク９０を把持できない場合がある。本実施の形態の加工システム９は、ワーク９０の位置のずれについても、回転角のずれと同様に修正することができる。

図１２に、視覚センサにて撮影した他の画像を示す。視覚センサ４にて撮影したワーク９０の画像４３の設定点ＣＰＡは、基準画像４２の設定点ＣＰＢからずれている。誤差算出部６４は、視覚センサ４の出力に基づいてワーク９０の設定点ＣＰＡの位置を検出する。基準画像４２の設定点ＣＰＢの位置がワーク９０の基準位置に対応する。誤差算出部６４は、ワーク９０の回転角を検出する。誤差算出部６４は、基準位置に対するワーク９０の位置の誤差を算出する。本実施の形態においては、ワーク９０の位置の誤差を位置誤差と称する。誤差算出部６４は、矢印９４に示す様に、設定点ＣＰＢに対するワーク９０の画像の設定点ＣＰＡの位置誤差を算出する。また、誤差算出部６４は、回転誤差である角度θを算出する。ロボット制御装置６は、誤差算出部６４が算出した位置および回転角の誤差を工作機械制御装置７に送信する。

工作機械制御装置７の修正部７２は、受信した位置誤差および回転誤差に基づいて、工作機械１の各軸の修正量を算出する。例えば、修正部７２は、テーブル１６のＸ軸方向およびＹ軸方向の位置の修正量を算出する。また、修正部７２は、回転テーブル１８の回転角の修正量を算出する。動作制御部７１は、回転テーブル１８の位置および回転角を修正する。動作制御部７１は、誤差算出部６４が算出する誤差に基づいて、ロボット２がワーク９０を固定治具１９に搬送した時に、検出装置にて検出されたワーク９０の位置および回転角に対応するように、固定治具１９の位置および回転角を修正する。

このように、工作機械制御装置７は、加工プログラムにより定められた固定治具の初期の位置および初期の回転角を修正することができる。なお、図５に示されるように、ワーク９０の位置および回転角のずれ量が零の場合には、位置および回転角の修正量は零になる。

本実施の形態における加工システム９では、ロボット２がワーク９０を把持した時の回転角のずれを工作機械１にて修正することができる。このために、位相合せ装置および仮置き台等は不要であり、加工システムの構成を簡易にすることができる。また、位相合わせ装置にて位相を合せたり、仮置き台においてワークを掴み直したりする必要がなく、短時間でワークを工作機械に搬送することができる。更に、本実施の形態の加工システム９は、ロボット２がワーク９０を把持した時の位置のずれを工作機械１にて修正することができる。また、工作機械の内部で回転テーブル等の動作が変化し、ロボットの動作の変化を抑制できるために、安全性が向上する。

なお、回転誤差および位置誤差のうち、いずれか一方をロボットにて修正しても構わない。例えば、工作機械は、回転テーブルが固定治具を回転することにより回転誤差を修正する一方で、ロボットは、位置誤差を修正しても構わない。この場合に、ロボット制御装置は、算出された位置誤差に基づいて、ワークを固定治具に搬送した時のロボットの位置および姿勢を修正することができる。

本実施の形態におけるワーク９０の回転角を検出する検出装置４０は、視覚センサ４を含む。この構成により、ワーク９０に接触せずにワーク９０の回転角および位置のずれ量を検出することができる。また、短時間でワーク９０の回転角および位置のずれ量を検出することができる。検出装置４０としては、この形態に限られず、予め定められた軸線の周りのワークの回転角およびワークの位置を検出できる任意の装置を採用することができる。例えば、検出装置は、先端がワークに接触することによりワークの形状を検出するプローブを含むことができる。

本実施の形態の工作機械１は、固定治具１９を直線的に移動させる２つの直動軸と、固定治具１９を回転させる１つの回転軸とを含む。この構成により、工作機械１は、ワーク９０の回転誤差および位置誤差を修正することができる。工作機械は、この形態に限られず、固定治具を直線的に移動させる３つ以上の直動軸と、固定治具を回転する２つ以上の回転軸を含んでいても構わない。

本実施の形態のワーク９０は、ハンド３が把持する把持面が平面状である。このために、ハンド３は、ワーク９０を一定の傾きにて把持することができる。しかしながら、エンドエフェクタの種類およびワークの種類に依存して、エンドエフェクタがワークを把持した時にワークの傾きが変化する場合がある。

図２および図３を参照して、本実施の形態の工作機械１は、回転テーブル１８が揺動可能なＡ軸を有する。工作機械１は、回転テーブル１８が揺動するように支持する支持部材１７を含む。回転テーブル１８は、Ａ軸に沿って揺動する。このように、本実施の形態の工作機械１は、２つの回転軸を有する。駆動装置１０は、固定治具１９をＡ軸の方向に回転させる駆動モータ１３を含む。動作制御部７１は、Ａ軸に対して取り付けられた駆動モータ１３を制御する。回転テーブル１８が揺動することにより、回転テーブル１８に固定される固定治具１９の姿勢（傾き）が変更される。

更に、視覚センサ４として３次元視覚センサを配置することができる。３次元視覚センサとしては、種々の非接触方式のものを採用することができる。例えば、カメラが２台のステレオ方式、レーザスリット光を走査する方式、およびプロジェクタを用いてパターン光を物品に投影する方式などの３次元視覚センサを採用することができる。

ロボット制御装置６の画像処理部６２は、ワークの形状に加えてワークの姿勢（傾き）を検出することができる。ワークに対して、工作機械１のＡ軸に対応する他の回転軸の軸線を予め設定しておくことができる。記憶部６３は、予め定められた基準回転角を記憶することができる。ロボット制御装置６は、他の回転軸における回転角を検出することができる。誤差算出部６４は、他の回転軸における回転誤差を算出することができる。

工作機械制御装置７の修正部７２は、他の回転軸における回転誤差に基づいて、ワーク９０を工作機械１に搬送した時の工作機械１におけるワーク９０の座標値の修正量を算出する。修正部７２は、Ａ軸の回転角の修正量を算出することができる。そして、動作制御部７１は、修正量に基づいて、固定治具１９の姿勢を修正することができる。

このように、工作機械１の固定治具１９の姿勢を修正することにより、ロボット２がワーク９０を把持したときのワーク９０の姿勢のずれを修正することができる。エンドエフェクタがワークを把持した時に、ワークの傾きが変化する場合においても、３次元の視覚センサおよび２個以上の回転軸を有する工作機械を採用することにより、ワークの姿勢を修正することができる。

本実施の形態における制御装置５では、ロボット制御装置６が、画像処理部６２および誤差算出部６４を含むが、この形態に限られない。画像処理部および誤差算出部のうち少なくとも１つが工作機械制御装置に配置されていても構わない。または、工作機械、ロボット、ハンド、および視覚センサを制御する１つの制御装置が配置されていても構わない。

本実施の形態におけるコンベヤ８は、様々な方向を向いた状態でワーク９０を搬送するが、この形態に限られない。ワークは同一の方向を向いて搬送されても構わない。コンベヤにて搬送されるワークの向きが揃っている場合に、本実施の形態の制御を適用することができる。この場合にも、ロボットがワークを把持する時に、ワークの回転角および位置のずれが生じる。本実施の形態の制御を適用することにより、ロボットが把持する時のずれを修正することができる。

本実施の形態における加工機は、工作機械であるが、この形態に限られない。加工機としては、ワークを加工し、ワークを回転させることができる任意の加工機を採用することができる。例えば、レーザ溶接機およびレーザ切断機等のレーザ加工機に本実施の形態の制御を適用することができる。また、少なくとも１つの回転軸を有する加工機に本実施の形態の制御を適用することができる。

上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される実施の形態の変更が含まれている。

１ 工作機械
２ ロボット
３ ハンド
４ 視覚センサ
５ 制御装置
６ ロボット制御装置
７ 工作機械制御装置
９ 加工システム
１０ 駆動装置
１９ 固定治具
４０ 検出装置
４１ 架台
４２ 基準画像
６２ 画像処理部
６３ 記憶部
６４ 誤差算出部
７７ 通信装置
９０ ワーク
９１ 軸線

Claims (6)

1. ワークが固定される固定治具を含む加工機と、
   前記固定治具にワークを搬送するロボットと、
   前記加工機および前記ロボットを制御する制御装置と、
   前記ロボットがワークを把持した時の予め定められた軸線の周りのワークの回転角を検出する検出装置とを備え、
   前記加工機は、前記固定治具を回転させる駆動装置を含み、
   前記制御装置は、ワークの回転角の基準となる基準回転角を記憶する記憶部と、前記検出装置にて検出されたワークの回転角について、基準回転角に対する回転誤差を算出する誤差算出部とを含み、
   前記制御装置は、前記ロボットがワークを前記固定治具に搬送した時に、前記検出装置にて検出されたワークの回転角に対応するように、前記回転誤差に基づいて前記固定治具の回転角を修正する、加工システム。
2. 前記検出装置は、ワークを撮影する視覚センサを含む、請求項１に記載の加工システム。
3. 前記視覚センサは、３次元視覚センサである、請求項２に記載の加工システム。
4. 前記検出装置は、前記ロボットがワークを把持した時のワークの位置を検出し、
   前記記憶部は、ワークの位置の基準となる基準位置を記憶しており、
   前記誤差算出部は、前記検出装置にて検出されたワークの位置について、前記基準位置に対する位置誤差を算出し、
   前記制御装置は、前記ロボットがワークを前記固定治具に搬送した時に、前記検出装置にて検出されたワークの位置に対応するように、前記位置誤差に基づいて前記固定治具の位置を修正する、請求項１から３のいずれか一項に記載の加工システム。
5. 前記加工機は、前記固定治具を直線的に移動させる２つ以上の直動軸と、前記固定治具を回転させる１つ以上の回転軸を含む、請求項４に記載の加工システム。
6. 前記制御装置は、前記加工機を制御する加工機制御装置と、前記ロボットを制御するロボット制御装置と、前記加工機制御装置と前記ロボット制御装置との間で通信を行う通信装置とを含み、
   前記ロボット制御装置は、前記記憶部と、前記誤差算出部とを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の加工システム。

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